JP5364945B2 - ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜、多孔質フッ素樹脂膜複合体及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
2)延伸を低温度で行う、又は融解熱量が高いPTFEを用いると、延伸加工性が低くなり、破断やピンホール等が起きやすく延伸加工が難しい。
3)しかし、PTFE膜を、延伸により均質に伸びる特性を有する支持体に固定して延伸することにより、平均流量孔径が50nm以下のPTFE多孔質膜が得られるような低い温度で延伸する場合、又は融解熱量が高いPTFEを用いる場合でも、延伸加工が容易になる。
PTFEからなり膜厚が20μm以下の無孔質フィルムを、延伸により均質に伸びる特性を有する支持体に固定して積層体を得る工程、
前記積層体を延伸する工程、及び
延伸後の前記積層体から前記支持体を除去する工程
からなることを特徴とするPTFE多孔質膜の製造方法(請求項4)を提供する。
PTFEからなり膜厚が20μm以下の無孔質フィルムを、延伸により均質に伸びる特性を有する多孔質の支持体に固定して積層体を得る工程、及び
前記積層体を延伸する工程からなることを特徴とする多孔質フッ素樹脂膜複合体の製造方法(請求項7)を提供する。
外形0.055μmの真球状ポリスチレン粒子ラテックス(JSR社製 標準粒子用ラテックス STADEX SC0055−D 固形分1%)を純水で100倍に希釈(固形分0.01%)し、この液を試験液とする。サンプル(PTFE多孔質膜)をφ47mmのディスク状に打ち抜いて、イソプロパノールを含浸した後、ろ過ホルダーに固定し差圧0.42kgf/cm2で前記試験液32mlをろ過した。試験液とろ過液の標準粒子濃度を、分光光度計(島津製作所社製 UV−160)を用いて測定した。0.055粒子捕集率とは、この測定値を用い以下の式より求めた値である。
捕集率={1−(ろ過液の標準粒子濃度)/(試験液の標準粒子濃度)}×100[%]
細孔分布測定器(パームポロメータ CFP−1500A:Porous Materials,Inc製)により、液体として、GALWICK(プロピレン,1,1,2,3,3,3酸化ヘキサフッ酸(Porous Materials,Inc製)を用いて、測定した。具体的には、次のようにして求められる。先ず、膜に加えられる差圧と膜を透過する空気流量との関係を、膜が乾燥している場合と膜が液体で濡れている場合について測定し、得られたグラフをそれぞれ、乾き曲線及び濡れ曲線とする。乾き曲線の流量を1/2とした曲線と、濡れ曲線との交点における差圧をP(Pa)とする。次の式により、平均流量孔径を求める。
平均流量孔径d(μm)=cγ/P
ここで、cは定数で2860であり、γは液体の表面張力(dynes/cm)である。
PTFEのサンプルを10mgから20mgを採り、必要に応じてアルミセルに封止する。ここで、PTFEは可能な限り収縮変形できるようにフリーな状態に保つことが重要であるので、セルを潰さないか潰し切らないようにする。
室温から245℃まで50℃/分で加熱、その後10℃/分で365℃まで加熱する(第一ステップ)。
次に−10℃/分の速度で350℃まで冷却し、350℃で5分間保持する。次に−10℃/分の速度で350℃から330℃まで、−1℃/分の速度で330℃から305℃まで冷却する(第二ステップ)。PTFEの分子量が小さいほど結晶化が促進されやすく、第二ステップでの発熱量が大きくなる傾向がある。次に−50℃/分の速度で305℃から245℃まで冷却する。
次に10℃/分の速度で245℃から365℃まで加熱する(第三ステップ)。
サンプル(PTFE多孔質膜又は多孔質フッ素樹脂膜複合体)をイソプロピルアルコールに含浸し、管壁の孔内をイソプロピルアルコールで充満した後、一方の面より徐々に空気圧を負荷したときに、初めて気泡が反対面より出てくるときの圧力を、IPAバブリングポイントとした。
日東電工社製PTFEフィルム(No.920UL、膜厚20μm)に電子線を照射し、融解熱量を42J/gに調整した。この膜を370℃で5分間加熱した後、315℃で8時間加熱した。この膜は加熱前よりも長さ方向に収縮し、膜厚は約50μmに増大した。この膜を圧延ロールにて膜厚を13μmに加工した。この膜を幅50mmの住友スリーエム社製PTFEテープ(スコッチ5490)に挟んで固定した。
[フッ素樹脂ディスパージョンの調整]
融解熱量が50J/gのPTFEディスパージョン30J(三井デュポンフロロケミカル社製)とMFAラテックス、及びPFAディスパージョン920HPとを用いて、MFA/(PTFE+MFA+PFA)(体積比)及びPFA/(PTFE+MFA+PFA)(体積比)が各2%であるフッ素樹脂ディスパージョンを調整し、更に分子量200万のポリエチレンオキサイドを濃度3mg/ml、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルトリエタノールアミン(花王製20T)を10mg/mlとなるように添加してフッ素樹脂ディスパージョンを調整した。
厚さ50μmのアルミ箔をガラス平板の上に皺がないように広げて固定し、フッ素樹脂ディスパージョンを滴下した後、日本ベアリング社製のステンレス鋼製のスライドシャフト(商品名:ステンレスファインシャフトSNSF型、外径20mm)を滑らすようにしてフッ素樹脂ディスパージョンをアルミ箔一面に均一になるように伸ばした。
次に、この試験体を、引張試験機を用いて温度25℃、チャック間55mm、ストローク165mm(延伸率200%)で幅方向に延伸した後、更に同じ引張試験機で温度25℃、チャック間55mm、ストローク88mm(延伸率60%)で幅方向と直交する方向へ延伸し多孔質フッ素樹脂膜複合体を得た。この多孔質フッ素樹脂膜複合体のガーレー秒は80秒であった。IPAバブリングポイントは1180kPaであった。平均流量孔径は0.027μmであった。
実施例2と同条件でフッ素樹脂ディスパージョンの調整及び試験体の作製を行い、試験体(無孔質PTFE膜の積層体)を得た。この試験体のガーレー秒は5000秒以上でPTFE薄膜側から室温でエタノールを接触させてみたが、浸透するような穴はなく、この試験体は、エタノールが浸透しない無孔質PTFE膜(PTFEを主体とする無孔質フッ素樹脂薄膜)を含む積層体であることが示された。
日東電工社製PTFEフィルム膜厚20μm(No.920UL)に電子線を照射し、融解熱量を42J/gに調整した。この膜を370℃で5分間加熱した後、315℃で8時間加熱した。この膜は加熱前よりも長さ方向に収縮し、膜厚は約50μmに増大した。この膜を圧延ロールにて膜厚を13μmに加工した。次にこの膜について、60℃で延伸を試みたところ、2倍に満たない延伸倍率で破断した。
実施例2と同様にしてフッ素樹脂ディスパージョンを調整した。
厚さ50μmのアルミ箔をガラス平板の上に皺がないように広げて固定し、フッ素樹脂ディスパージョンを滴下した後、日本ベアリング社製のステンレス鋼製のスライドシャフト(商品名:ステンレスファインシャフトSNSF型、外径20mm)を転がすようにしてフッ素樹脂ディスパージョンをアルミ箔一面に均一になるように伸ばした。
この試験体について、引張試験機を用いて延伸を試みたが、薄すぎて皺になりやすい等取扱が難しい上、チャックで破れる等、均質に延伸することは出来なかった。
実施例2と同条件でフッ素樹脂ディスパージョンの調整及び試験体の作製を行い、試験体(無孔質PTFE膜の積層体)を得た。この試験体のガーレー秒は5000秒以上でPTFE薄膜側から室温でエタノールを接触させてみたが、浸透するような穴はなく、この試験体はエタノールが浸透しない無孔質PTFE膜を含む積層体であることが示された。
延伸PTFE多孔質体上に、PFAによりフッ素樹脂薄膜が接着され更にその上にアルミ箔が固定された複合体を得るための乾燥、加熱の工程において、80℃で60分間乾燥、250℃で1時間加熱、320℃で1時間加熱の後に行われる317.5℃での加熱時間を0.5時間とした以外は、実施例2と同条件でフッ素樹脂ディスパージョンの調整及び試験体の作製を行い、試験体を得た。この試験体のガーレー秒は5000秒以上でPTFE薄膜側から室温でエタノールを接触させてみたが、浸透するような穴はなく、エタノールが浸透しない無孔質PTFE膜(フッ素樹脂薄膜)を含む積層体であることが示された。
実施例4と同条件でフッ素樹脂ディスパージョンの調整及び試験体の作製を行い、試験体を得た。この試験体のガーレー秒は5000秒以上でPTFE薄膜側から室温でエタノールを接触させてみたが、浸透するような穴はなくエタノールが浸透しない無孔質PTFE膜を含む積層体であることが示された。
融解熱量が50J/gのPTFEディスパージョン30J(三井デュポンフロロケミカル社製)の代わりに、融解熱量が29.5J/gのPTFEディスパージョンAD911(旭硝子社製)を用いた以外は、実施例4と同条件でフッ素樹脂ディスパージョンの調整及び試験体の作製を行い、試験体を得た。この試験体のガーレー秒は5000秒以上でPTFE薄膜側から室温でエタノールを接触させてみたが、浸透するような穴はなく、エタノールが浸透しない無孔質PTFE膜を含む積層体であることが示された。
評価方法
蒸留水にポリエチレングリコール(和光純薬社製ポリエチレングリコール粉末;平均分子量5万)を濃度2%となるように溶解し、これを試験液とする。
2)次に、ダイキン工業社製のフッ素系界面活性剤DSN403Nを蒸留水に溶解して濃度0.1%とした水溶液(以降リンス液という)に3分間浸した後、蒸留水に1分間浸けて洗浄する。
3)洗浄後の膜をフィルターホルダーに取付けた後、前記試験液20mlをろ過した。
4)試験液及びろ過液について、波長220nmの吸光度を測定し、下記の式によりPEGの除去利率を算出した。
PEGの除去率={1−(ろ過液の吸光度/試験液の吸光度)}×100[%]
HP−010−30を用いた場合の除去率は24%、実施例4の多孔質フッ素樹脂膜複合体を用いた場合の除去率は80%、実施例6の多孔質フッ素樹脂膜複合体を用いた場合の除去率は100%であった。この結果より、本発明の多孔質フッ素樹脂膜複合体は、公知のPTFEメンブレンより、分子量50000程度のポリエチレングリコールのような微細粒子の除去効果が優れていることが示された。又、本発明の多孔質フッ素樹脂膜複合体の中では、実施例4より低い温度で延伸がされた実施例6の方が、分子量50000程度のポリエチレングリコールのような微細粒子の除去効果が優れていることが示された。
Claims (4)
- 平均流量孔径が50nm以下であることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法であって、
ポリテトラフルオロエチレンからなり膜厚が20μm以下であって、ガーレー秒が5000秒以上である無孔質フィルムを、延伸により均質に伸びる特性を有する支持体に固定して積層体を得る工程、
前記積層体を、30℃未満の温度で延伸する工程、及び
延伸後の前記積層体から前記支持体を除去する工程
からなることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法。 - 前記無孔質フィルムを構成するポリテトラフルオロエチレンの融解熱量が32J/g以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法。
- 平均流量孔径が50nm以下であるポリテトラフルオロエチレン多孔質膜及び前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜に接着固定され平均流量孔径が50nmより大きい多孔質体からなる多孔質フッ素樹脂膜複合体の製造方法であって、
ポリテトラフルオロエチレンからなり膜厚が20μm以下であって、ガーレー秒が5000秒以上である無孔質フィルムを、延伸により均質に伸びる特性を有する多孔質の支持体に固定し、積層体を得る工程、及び
前記積層体を、30℃未満の温度で延伸する工程からなることを特徴とする多孔質フッ素樹脂膜複合体の製造方法。 - 前記無孔質フィルムを構成するポリテトラフルオロエチレンの融解熱量が32J/g以上であることを特徴とする請求項3に記載の多孔質フッ素樹脂膜複合体の製造方法。
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